Wpływ modyfikacji bizmutem na krystalizację szkieł chalkogenidkowych

• Autorzy: Szlęzak J. , Shpotyuk Y. , Boussard-Pledel C. , Cebulski J. , Bureau B. , Golovchak R.

Warianty tytułu

EN

Effect of bismuth modification on crystallization of chalcogenide glasses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Amorficzne półprzewodniki (szkła chalkogenidkowe – ChG) na bazie Te i Se są znane ze względu na ich liczne zastosowania w elektronice oraz fotonice bliskiej i średniej podczerwieni. Relatywnie wysoka masa atomowa chalkogenów (w porównaniu z tlenem) sprzyja poszerzeniu okna transmisji do 20-25 μm, co stwarza możliwości wykorzystania ich w różnych zastosowaniach w podczerwieni. Innymi kierunkami rozwoju w dziedzinie szkieł chalkogenidkowych są aplikacje termoelektryczne, optyczne nośniki pamięci i fotowoltaika. W celu uefektywnienia funkcjonalności szkieł ChG stosuje się szereg pierwiastków, włączając Bi i/lub Ga, które są postrzegane jako modyfikatory sprzyjające lokalnej krystalizacji matrycy amorficznej, inicjowanej czynnikami zewnętrznymi, tj. podwyższoną temperaturą, ciśnieniem, promieniowaniem wysokoenergetycznym. Praca dotyczy efektów krystalizacji w szkłach z układu BixGa5(Ge0,2Se0,8)(45-x)/2(Ge0,2Te0,8)(45-x)/2. Przy pomocy metod SEM-EDX i XRD zbadano właściwości strukturalne próbek świeżo otrzymanych oraz wyżarzonych w różnych temperaturach w celu stymulacji częściowej dewitryfikacji badanych szkieł.

EN

Se and Te based vitreous semiconductors (chalcogenide glasses - ChG) are well known materials widely used in near-IR and mid-IR photonics and electronics. The relatively high atomic mass of chalcogen atoms (comparing with oxygen) favors the broadening of transmission window up to 20-25 μm, allowing the usage of them for different applications in the IR. Other directions of ChG applications are in the fields of thermoelectricity, optical memory and photovoltaics. In order to improve the functionality of these glasses, a variety of elements, including Bi or/and Ga, are perceived as modifiers supporting local crystallization of amorphous matrix, which is initiated by external conditions such as elevated temperature, pressure, and high-energy irradiation. This work pertains crystallization effects in BixGa5(Ge0.2Se0.8)(45-x)/2(Ge0.2Te0.8)(45-x)/2 glass compositions, employing methods like SEM-EDX and XRD. As-prepared samples were annealed at different temperatures in order to stimulate partial devitrification of the studied glasses.

Słowa kluczowe

PL

szkło chalkogenidkowe; krystalizacja; XRD; SEM-EDX

EN

chalcogenide glass; crystallization; XRD; SEM-EDX

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 69, nr 2
• Strony: 120--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Szlęzak J.

• Centre for Innovation and Transfer of Natural Sciences and Engineering Knowledge, University of Rzeszów, Rzeszów, 35-959, POLAND

autor

Shpotyuk Y.

• Centre for Innovation and Transfer of Natural Sciences and Engineering Knowledge, University of Rzeszów, Rzeszów, 35-959, POLAND

autor

Boussard-Pledel C.

• Institut des Sciences Chimiques de Rennes, Equipe Verres et Céramiques, Universite de Rennes1, Rennes, FRANCE

autor

Cebulski J.

• Centre for Innovation and Transfer of Natural Sciences and Engineering Knowledge, University of Rzeszów, Rzeszów, 35-959, POLAND

autor

Bureau B.

• Institut des Sciences Chimiques de Rennes, Equipe Verres et Céramiques, Universite de Rennes1, Rennes, FRANCE

autor

Golovchak R.

• Department of Physics and Astronomy, Austin Peay State University, Clarksville, TN 37044, USA

Bibliografia

• [1] Boussard-Plédel, C.: 12 - Chalcogenide waveguides for infrared sensing BT, in Chalcogenide Glasses, Woodhead Publishing, 2014, 381–410, doi:http://dx.doi.org/10.1533/9780857093561.2.381.
• [2] Shiryaev, V. S., Churbanov, M. F.: Trends and prospects for development of chalcogenide fibers for mid-infrared transmission, J. Non. Cryst. Solids, 377, (2013), 225–230, doi:10.1016/j.jnoncrysol.2012.12.048.
• [3] Savage, S. D., Miller, C. A., Furniss, D., Seddon, A. B.: Extrusion of chalcogenide glass preforms and drawing to multimode optical fibers, J. Non. Cryst. Solids, 354, (2008), 3418–3427, doi:10.1016/j.jnoncrysol.2008.01.032.
• [4] Gayner, C., Kar, K. K.: Recent advances in thermoelectric materials, Prog. Mater. Sci., 83, (2016), 330–382, doi:10.1016/j.pmatsci.2016.07.002.
• [5] Adam, J.-L., Zhang, X. (eds): Chalcogenide Glasses: Preparation, properties and applications, Woodhead Publishing series in Electronic and Optical Materials, 2014.
• [6] Eggleton, B. J., Luther-Davies, B., Richardson, K.: Chalcogenide photonics, Nat. Phot., 5, (2011), 141–148, http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2011.309.
• [7] Calvez, L.: Chalcogenide glasses and glass-ceramics: Transparent materials in the infrared for dual applications, Comptes Rendus Phys., (2017), doi:10.1016/j.crhy.2017.05.003.
• [8] Cui, S., Le Coq, D., Boussard-Plédel, C., Bureau, B.: Electrical and optical investigations in Te–Ge–Ag and Te–Ge–AgI chalcogenide glasses, J. Alloys Compd., 639, (2015), 173–179, doi:10.1016/j.jallcom.2015.03.138.
• [9] Sheregii, E. M., Polit, J., Cebulski, J., Andrukhiv, A. M.: Influence of Temperature on Magnetophonon Resonances in Four-Component Solid Solution of ZnxCdyHg1−x−yTe, Phys. Status Solidi., 192, (1995), 121–127, doi:10.1002/pssb.2221920115.
• [10] Saturday, L., Johnson, C., Thai, A., Szlęzak, J., Shpotyuk, Y., Golovchak, R. : Devitrification of Bi- and Ga-containing germanium-based chalcogenide glasses, J. Alloys Compd., 674, (2016), 207–217, doi:10.1016/j.jallcom.2016.03.054.
• [11] Shpotyuk, Y., Shpotyuk, M.: Radiation-induced effects in chalcogenide amorphous semiconductors: On the role of destruction-polymerization transformations, J. Non. Cryst. Solids., 377, (2013), 46–48, doi:10.1016/j.jnoncrysol.2013.01.054.
• [12] Tang, X., Xie, W., Li, H., Zhao, W., Zhang, Q., Niino, M.: Preparation and thermoelectric transport properties of high-performance p-type Bi2Te3 with layered nanostructure, Appl. Phys. Lett., 90, (2007), 12102, doi:10.1063/1.2425007.
• [13] Venkatasubramanian, R., Siivola, E., Colpitts, T., O’Quinn, B.: Thin-film thermoelectric devices with high room-temperature figures of merit, Nature, 413, (2001), 597–602, http://dx.doi.org/10.1038/35098012.
• [14] Kabekkodu, S. (Ed.): PDF-4+ 2015 (Database), International Centre for Diffraction Data, Newtown Square, PA, USA, 2015.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).